动态调整帧率的方法及其图形系统技术方案

本发明专利技术提供一种动态调整帧率的方法及其图形系统。该方法由在图形系统中的帧差发生器硬件执行。该方法包括：在帧缓冲器接收图形数据的同时，自图形系统中的图形处理单元，接收当前帧的图块的图形数据；计算自图形数据计算得到的第一值和表示先前帧的对应图块的第二值之间的差值；累加自先前帧和当前帧的多个图块计算得到的多个差值，以获得累加值；以及报告累加值给由图形系统执行的软件以用于确定帧率的调整。本发明专利技术提供的动态调整帧率的方法及其图形系统，可节省功率。

【技术实现步骤摘要】
动态调整帧率的方法及其图形系统
本专利技术是有关于图形系统，特别是有关于计算连续帧之间的差值并高效动态调整帧率的图形系统及方法。
技术介绍
在计算机图形处理技术中，渲染(render)为自图形物体或模型的描述而产生图像于显示器上的过程。图形处理单元(graphicsprocessingunit,以下简称为GPU)渲染3维图形对象(3Dgraphicalobjects)为图像元素(像素)，3维图形对象通常由图元(primitive)的组合来表示，例如，点、线、多边形、以及高阶表面(higherordersurfaces)。图形处理单元通常包括执行渲染操作的渲染管线(renderingpipeline)。渲染管线包括如下主要阶段：(1)顶点处理，处理并变换顶点(描述图元)于投影空间。(2)光栅化，转换每一个图元为一组3D像素，其与在显示设备上的像素网格对齐，并且具有诸如3D位置，颜色，法线(normal)和纹理的属性；(3)片段处理，处理每个单独的3D像素组；以及(4)输出处理，将所有图元的3D像素合并至2D空间进行显示。GPU以给定帧率(即，每秒的帧数，也称为“FPS”)输出渲染图像序列(称为“帧”)。帧率可以由在GPU上运行的应用来请求。为了确保高动态的视觉体验，诸如游戏软件设计者的应用设计者会过多设计所请求的帧率(例如，60FPS)以用于所有帧。然而，高帧率通常导致不必要的帧更新，例如当显示内容是静态的(例如，重复的或类似的内容)时。在游戏软件的上下文中，当游戏处于加载阶段或当显示游戏菜单时，静态内容可能经常出现。降低帧率，即减少不必要的帧更新，可以节省GPU消耗的大量功率。例如，将FPS从60降低至30可以节省11％～33％的GPU功率。因此，需要改进图形系统中的帧率设计。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种动态调整帧率的方法及其图形系统。依据本专利技术一实施方式，提供一种用于动态调整帧率的方法。该方法包括：在帧缓冲器接收图形数据的同时，自图形系统中的图形处理单元，接收当前帧的图块的图形数据；计算自图形数据计算得到的第一值和表示先前帧的对应图块的第二值之间的差值；累加自先前帧和当前帧的多个图块计算得到的多个差值，以获得累加值；以及报告累加值给由图形系统执行的软件以用于确定帧率的调整。依据本专利技术另一实施方式，提供一种用于动态调整帧率的图形系统。该图形系统包括：图形处理单元；以及帧差发生器硬件，耦接于图形处理单元。帧差发生器进行如下操作：在帧缓冲器接收图形数据的同时，自图形系统接收当前帧的图块的图形数据；计算自图形数据计算得到的第一值和表示先前帧的对应图块的第二值之间的差值；累加自先前帧和当前帧的多个图块计算得到的多个差值，以获得累加值；以及报告累加值给由图形系统执行的软件以用于确定帧率的调整。本专利技术提供的动态调整帧率的方法及其图形系统，可实现功率的大量节省。附图说明图1描述了本专利技术的实施例操作于其中的图形系统。图2描述了根据一个实施例的图形系统。图3描述了根据一个实施例的用于帧率调整的方法的流程图。图4描述了根据一个实施例的帧差产生器。图5描述了根据一个实施例的由在图形系统中的硬件单元执行的动态调整帧率的方法的流程图。具体实施方式在下面的描述中，阐述了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术的实施例。在一些情况下，未详细示出公知的电路，结构和技术，以免模糊对本说明书的理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术。本领域普通技术人员利用所包括的描述，无需过多的实验便能够实现适当的功能。本专利技术的实施例提供了一种动态调整图形系统中的帧率的系统和方法。一种硬件组件(称为帧差异产生器(framedifferencegenerator,以下简称为FDG)),高效率计算连续帧之间的差异。GPU将帧的图形数据(一次一个图块(tile))并行地发送到FDG和帧缓冲器。FDG计算表示当前帧的每个图块的哈希值，并且比较两个连续帧的对应图块的哈希值，以计算差值。由FDG计算的差值用于确定是否调整当前帧率。因此，当连续帧之间的差值较低时，图形系统可以操作于较低的帧率。例如，低于用户可察觉的阈值。图1描述了本专利技术的实施例操作于其中的图形系统100。图形系统100的图示已经被简化。但是应当理解，图形系统100可以包括为了便于说明而从图1中省略的更多组件。图形系统100包括用于执行图形处理的GPU110。例如，图形处理包括创建3D场景的2D光栅表示。GPU110包括固定功能硬件的组合和通用可编程硬件。固定功能硬件的组合是为了加速计算而定制的。通用可编程硬件提供图形渲染中的灵活性。在一些实施例中，通用可编程硬件被称为着色器硬件(shaderhardware)。除了渲染图形，着色器硬件还可以执行通用计算任务。在一个实施例中，图形系统100包括一个或多个中央处理单元(CPU)150。CPU150可以向GPU110发出命令以指示GPU110执行图形计算。在一些实施例中，CPU150和GPU110可以集成到芯片上系统(SoC)平台中。在一个实施例中，SoC平台可以是移动计算和/或通信设备(例如，智能电话，平板电脑，笔记本电脑，游戏设备等)，桌面计算系统，服务器计算系统或云计算系统。在一个实施例中，GPU110耦接于到帧差产生器(FDG)120，帧差异产生器120比较连续帧以确定帧的差异或相似性。FDG120耦接于GPU110渲染管线的尾端。在一个实施例中，FDG120是GPU110的一部分。在替代实施例中，FDG120在GPU110的外部。GPU将已渲染的图形数据发送到存储器130中的帧缓冲器。例如动态随机存取存储器(DRAM)或其它易失性或非易失性存储器。显示器140，耦接于存储器130，并从存储器130检索图形数据，以根据同步信号(例如，60Hz的垂直同步VSYNC)而以固定刷新率来显示。该固定刷新率设置帧率的上限，帧率是GPU110输出连续帧的速率。也就是说，如果帧率超过刷新速率，则不会显示过量的帧。在一个实施例中，GPU110并行地向FDG120和存储器130发送当前帧的图形数据。同样地，FDG120直接从GPU110接收图形数据，而没有存储器存取的开销。GPU110可一次一个区块(即，图块)地处理每一帧，其中图块对应于显示器140中的固定大小的区域(例如，16像素×16像素)。也就是说，每个帧由固定数量的图块而形成。所有这些图块具有相同的大小。在一个实施方式中,当前帧和先前帧中的每一个由相同尺寸的多个图块来形成，以及多个图块由图形处理单元渲染且每次仅渲染一个图块。在由FDG120接收图块的图形数据之后，FDG120检索先前帧的对应图块(即，两个图块都在各自帧中的相同位置处)的数据，且产生图块之间的比较结果。FDG120累加连续帧之间的所有对应图块的比较结果，并将最终比较结果写入存储器130。然后FDG120向图形系统100(例如，由CPU150执行的软件)报告或通知最终的比较结果就绪。软件基于最终比较结果确定是否应该调整帧率，并且如果需要，则相应地调整帧率。当图形应用程序由图形系统100执行时，图形应用程序可以要求一帧率。在一个实施例中，图形系统100的软件可以使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于动态调整帧率的方法，其特征在于，该方法包括：在接收该图形数据的同时，接收当前帧的图块的图形数据；计算自该图形数据计算得到的第一值和表示先前帧的对应图块的第二值之间的差值；累加自该先前帧和该当前帧的多个图块计算得到的多个差值，以获得累加值；以及报告该累加值给由该图形系统执行的软件以用于确定该帧率的调整。

【技术特征摘要】
2016.12.15 US 15/379,5291.一种用于动态调整帧率的方法，其特征在于，该方法包括：在接收该图形数据的同时，接收当前帧的图块的图形数据；计算自该图形数据计算得到的第一值和表示先前帧的对应图块的第二值之间的差值；累加自该先前帧和该当前帧的多个图块计算得到的多个差值，以获得累加值；以及报告该累加值给由该图形系统执行的软件以用于确定该帧率的调整。2.根据权利要求1所述的用于动态调整帧率的方法，其特征在于，计算该差值进一步包括：计算表示该当前帧的该图块的第一哈希值；检索表示该先前帧的对应的图块的第二哈希值；基于该第一哈希值和该第二哈希值之间的不同，计算该差值。3.根据权利要求2所述的用于动态调整帧率的方法，其特征在于，检索该第二哈希值进一步包括：由接收该先前帧的对应图块的地址，以用于检索该第二哈希值。4.根据权利要求1所述的用于动态调整帧率的方法，其特征在于，该累加值指示关于该当前帧和该先前帧的所有图块的对应图块之间的颜色距离。5.根据权利要求1所述的用于动态调整帧率的方法，其特征在于，该累加值指示在该当前帧和该先前帧之间的差异程度。6.根据权利要求1所述的用于动态调整帧率的方法，其特征在于，该累加值指示在该当前帧和该先前帧之间的不同图块的数目。7.根据权利要求1所述的用于动态调整帧率的方法，其特征在于，累加该累加值进一步包括：在该当前帧的所有图块处理之后，存储该累加值；以及通知该软件该累加值准备用于检索。8.根据权利要求7所述的用于动态调整帧率的方法，其特征在于，进一步包括：由该软件根据预定阈值或指定累加值和对应帧率的不同范围的表确定该调整的总量。9.根据权利要求1所述的用于动态调整帧率的方法，其特征在于，报告该累加值进一步包括：报告该当前帧中的已处理图块的数目，其中每一个已处理图块包括至少一像素值。10.根据权利要求1所述的用于动态调整帧率的方法，其特征在于，该当前帧和该先前帧中的每一个由相同尺寸的多个图块来形成，以及该多个图块由图形处理单元渲染且每次仅渲染一个图块。11.一种用于动态调整帧率的图形系统，其特征在于，包括：图形处理单元；以及帧差...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈英杰，林士钦，张志宇，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71